RU2308781C2 - X-ray tube - Google Patents

X-ray tube Download PDF

Info

Publication number
RU2308781C2
RU2308781C2 RU2005136816/28A RU2005136816A RU2308781C2 RU 2308781 C2 RU2308781 C2 RU 2308781C2 RU 2005136816/28 A RU2005136816/28 A RU 2005136816/28A RU 2005136816 A RU2005136816 A RU 2005136816A RU 2308781 C2 RU2308781 C2 RU 2308781C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
emission
ray tube
ray
voltage
Prior art date
Application number
RU2005136816/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005136816A (en
Inventor
Георгий Николаевич Фурсей (RU)
Георгий Николаевич Фурсей
Леонид Александрович Широчин (RU)
Леонид Александрович Широчин
Петр Николаевич Беспалов (RU)
Петр Николаевич Беспалов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "СПАРК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "СПАРК" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "СПАРК"
Priority to RU2005136816/28A priority Critical patent/RU2308781C2/en
Publication of RU2005136816A publication Critical patent/RU2005136816A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2308781C2 publication Critical patent/RU2308781C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: roentgen engineering; pulsed tubes for equipment producing and using roentgen rays in medicine and technology.
SUBSTANCE: proposed X-ray tube has vacuum envelope, anode, and insulator-mounted high-voltage bushing with explosion-emissive cathode; the latter is made of material whose surface nanostructure is self-reproducible upon impact of high-voltage pulses of up to 60 kV in amplitude and 10 - 80 ns in length applied in train at repetition frequency up to 1 MHz. Soft-range radiation obtained in the process ensures high contrast of images when X-ray tube deals with objects of different optical density.
EFFECT: enhanced service life and operating stability; enlarged functional capabilities of tube.
2 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к рентгеновской технике, в частности к импульсным рентгеновским трубкам, и может быть использовано в оборудовании для получения и использования рентгеновского излучения в медицине и технике.The invention relates to x-ray technology, in particular to pulsed x-ray tubes, and can be used in equipment for obtaining and using x-ray radiation in medicine and technology.

Известно, что рентгеновская трубка - электровакуумный прибор для получения рентгеновского излучения. Основные элементы рентгеновской трубки - катод (источник электронов) и анод (источник рентгеновского излучения), размещенные в вакуумном баллоне.It is known that an x-ray tube is an electrovacuum device for producing x-ray radiation. The main elements of the X-ray tube are the cathode (electron source) and the anode (X-ray source) placed in a vacuum cylinder.

Испускание электронов поверхностью твердого тела (катодом) называется электронной эмиссией. Электроны не могут самопроизвольно покинуть поверхность катода, так как для этого надо совершить работу против внутренних сил, удерживающих их на границе раздела катод-вакуум. Таким образом, для того чтобы высвободить электроны из катода, необходимо затратить энергию. По способу, которым эта энергия передается катоду, эмиссионные процессы называются термоэлектронной эмиссией, когда энергия передается электронам при нагревании катода за счет тепловых колебаний решетки; вторичной электронной эмиссией, когда эта энергия передается другими частицами (электронами или ионами, бомбардирующими катод); фотоэлектронной эмиссией, при которой электроны выбиваются квантами света, и т.п.The emission of electrons by a solid surface (cathode) is called electron emission. Electrons cannot spontaneously leave the cathode surface, since for this it is necessary to do work against the internal forces holding them at the cathode-vacuum interface. Thus, in order to release electrons from the cathode, it is necessary to expend energy. By the method by which this energy is transferred to the cathode, emission processes are called thermionic emission, when energy is transferred to electrons when the cathode is heated due to thermal vibrations of the lattice; secondary electron emission, when this energy is transferred by other particles (electrons or ions that bombard the cathode); photoelectron emission, in which electrons are knocked out by light quanta, etc.

Традиционные рентгеновские трубки основаны на применении накаливаемых катодов. В этих приборах источником электронов (эмиттером) является металлическая нить, накаливаемая до очень высоких температур. Необходимость нагрева, а именно поэтому такие электронные эмиттеры называются также термокатодами, связана с тем, что при комнатной температуре электроны имеют слишком маленькую энергию, чтобы они могли эмитировать из металла.Traditional x-ray tubes are based on the use of incandescent cathodes. In these devices, the source of electrons (emitter) is a metal filament, heated to very high temperatures. The need for heating, which is why such electronic emitters are also called thermal cathodes, is due to the fact that at room temperature the electrons have too little energy to emit from the metal.

Из уровня техники известна рентгеновская трубка, содержащая заключенные в вакуумную колбу анод, управляющий электрод, окно для вывода рентгеновского излучения и термокатод [1].The prior art x-ray tube containing enclosed in a vacuum flask anode, a control electrode, a window for outputting x-ray radiation and a thermal cathode [1].

Недостатком данной рентгеновской трубки является то, что для ее работы необходим и высоковольтный источник питания и источник для накала катода. Затрата мощности на накал катода снижает коэффициент полезного действия трубки. Кроме того, обязательный нагрев катода приводит к выделению тепла и нежелательному разогреву рентгеновской трубки, поэтому ресурс стабильной работы трубки невелик.The disadvantage of this x-ray tube is that it requires both a high-voltage power source and a source for the cathode to glow. The expenditure of power on the glow of the cathode reduces the efficiency of the tube. In addition, the mandatory heating of the cathode leads to heat generation and undesirable heating of the x-ray tube, therefore, the resource of stable operation of the tube is small.

Известно, что можно вырвать электроны из металлов и при комнатных температурах, если приложить достаточное для эмиссии электронов электрическое поле. По этой причине самое распространенное название для таких источников электронов - холодные катоды. Также такие источники электронов называются автоэмиссионными, так как принцип их работы основан на явлении автоэлектронной эмиссии. В зарубежной литературе это явление называется полевой электронной эмиссией. Среди эмиссионных явлений автоэлектронная эмиссия занимает особое место, так как это чисто квантовый эффект, при котором для высвобождения электронов из катода не требуется затрат энергии на сам эмиссионный акт в отличие от термо-, фото- и вторичной эмиссии.It is known that electrons can be pulled out of metals even at room temperatures if an electric field sufficient for electron emission is applied. For this reason, the most common name for such electron sources is cold cathodes. Also, such electron sources are called field emission, since the principle of their operation is based on the phenomenon of field emission. In foreign literature, this phenomenon is called field electron emission. Among emission phenomena, field emission occupies a special place, since this is a purely quantum effect, in which the release of electrons from the cathode does not require energy expenditure on the emission act itself, in contrast to thermal, photo, and secondary emission.

Автоэлектронной эмиссией называется явление испускания электронов в вакуум с поверхности твердого тела или другой среды под действием очень сильного электрического поля напряженностью Е=107-108 В/см. Для того чтобы создать такие сильные электрические поля, к обычным макроскопическим электродам необходимо было бы прикладывать напряжения в десятки миллионов вольт. Практически автоэлектронную эмиссию можно возбудить при гораздо меньших напряжениях, если придать катоду форму тонкого острия с радиусом вершины в десятые или сотые доли микрона. Тогда, даже при приложении сравнительно умеренного электрического поля его реальная величина на микроостриях будет на порядки больше за счет геометрического усиления. Чем тоньше и длиннее будет это острие, тем большим будет эффект усиления.Autoelectronic emission is the phenomenon of the emission of electrons into vacuum from the surface of a solid or other medium under the influence of a very strong electric field with a strength of E = 10 7 -10 8 V / cm. In order to create such strong electric fields, tens of millions of volts would have to be applied to ordinary macroscopic electrodes. Practically field emission can be excited at much lower voltages if the cathode is shaped like a thin tip with a tip radius of tenths or hundredths of a micron. Then, even when a relatively moderate electric field is applied, its real value on the micro-tips will be orders of magnitude larger due to geometric amplification. The thinner and longer this tip will be, the greater the amplification effect will be.

Поэтому традиционным направлением в разработке автоэмиссионных эмиттеров является создание поля идентичных микроострий на поверхности катодов.Therefore, the traditional direction in the development of field emission emitters is the creation of a field of identical micropoints on the surface of the cathodes.

Известна отпаянная импульсная рентгеновская трубка, содержащая вакуумированный корпус из стекла, многоострийный автоэмиссионный катод и расположенный напротив него по оси трубки анод [2].Known sealed pulsed x-ray tube containing a vacuum housing made of glass, multi-edge field emission cathode and anode located opposite it along the axis of the tube [2].

Недостатком данного устройства является небольшой ресурс стабильной работы трубки, так как использование традиционных металлов в качестве материала катода приводит к быстрому снижению их эмиссионных свойств в результате распыления и химической деградации даже в условиях высокого вакуума.The disadvantage of this device is the small resource for the stable operation of the tube, since the use of traditional metals as the cathode material leads to a rapid decrease in their emission properties as a result of sputtering and chemical degradation even under high vacuum conditions.

Многолетние исследования, проводимые в Научно-исследовательском центре электрофизических проблем поверхности РАЕН при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций, привели к созданию нового класса портативных рентгеновских аппаратов.Long-term studies conducted at the Research Center for Electrophysical Problems of the Surface of the Russian Academy of Natural Sciences at St. Petersburg State University of Telecommunications have led to the creation of a new class of portable X-ray machines.

В основе создания этой новой техники лежит открытие явления взрывной электронной эмиссии, обусловленное взрывным переходом конденсированного вещества катода в плотную плазму при разогреве локальных областей катода собственным эмиссионным током.The creation of this new technique is based on the discovery of the phenomenon of explosive electron emission due to the explosive transition of the condensed substance of the cathode into a dense plasma upon heating of the local areas of the cathode by its own emission current.

Суть явления заключается в том, что если в металлический катод быстро ввести энергию большой концентрации, то происходит мгновенный переход металла из твердого состояния в плазму и выделяется большой поток электронов - это и есть микровзрыв.The essence of the phenomenon lies in the fact that if energy of a high concentration is quickly introduced into a metal cathode, an instantaneous transition of the metal from the solid state to the plasma takes place and a large electron flux is released - this is microexplosion.

Возьмем два металлических электрода, находящихся в вакууме. Приложим к ним напряжение и будем его увеличивать. Включенный в цепь микроамперметр начнет показывать ток. При одном и том же напряжении он будет слегка колебаться. Это - автоэлектронная эмиссия. Металл, даже после шлифовки, не вполне гладок - на нем есть выступы и острия. На них напряженность поля выше, и именно с этих острий идет в вакуум ток автоэлектронной эмиссии. При этом острия могут разрушаться, поэтому ток автоэлектронной эмиссии нестабилен. Если сильно поднять напряжение, ток увеличится настолько, что нагреет острие до испарения. Образуется маленькое облачко ионизированного пара, состоящее из атомов, ионов и электронов. Электрическое поле выдергивает из этого облачка часть электронов, которые летят на второй электрод. Это и есть взрывная эмиссия, которую открыли одновременно Г.А.Месяц и Г.Н.Фурсей.Take two metal electrodes in a vacuum. We apply voltage to them and we will increase it. A microammeter connected to the circuit will begin to show current. At the same voltage, it will fluctuate slightly. This is field emission. The metal, even after grinding, is not quite smooth - there are projections and points on it. The field strength is higher on them, and it is from these points that the field emission current is emitted into the vacuum. In this case, the tips can be destroyed, therefore, the field emission current is unstable. If you increase the voltage strongly, the current will increase so much that it will heat the tip until it evaporates. A small cloud of ionized vapor is formed, consisting of atoms, ions and electrons. An electric field pulls out of this cloud part of the electrons that fly to the second electrode. This is the explosive emission that was discovered simultaneously by G.A.Mesyats and G.N. Fursey.

Сегодня она является важным способом получения мощных и коротких импульсов тока в вакууме. Мощных потому, что напряжение может при этом процессе достигать U=1 MB, ток I=10 кА, а коротких (1-100 наносекунд) потому, что вещества во взрывающемся острие немного и оно быстро расходуется. Обходиться случайно образовавшимися на металле остриями необязательно - взрывную эмиссию можно получать со специально изготовленных электродов, содержащих проволочки или нити.Today it is an important way to obtain powerful and short current pulses in a vacuum. Powerful because the voltage in this process can reach U = 1 MB, current I = 10 kA, and short (1-100 nanoseconds) because there is not much substance in the exploding tip and it is quickly consumed. It is not necessary to dispense with spikes formed on metal accidentally - explosive emission can be obtained from specially made electrodes containing wires or threads.

При торможении в металле второго электрода электроны генерируют рентгеновское излучение.When braking in the metal of the second electrode, the electrons generate x-rays.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является импульсная трубка, содержащая вакуумированный корпус, анод и закрепленный на изоляторе взрывоэмиссионный катод [3].The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is a pulse tube containing a vacuum housing, an anode and an explosion-emission cathode mounted on an insulator [3].

Для достижения необходимого для инициирования взрывной электронной эмиссии поля на поверхности катода (Е>107 В/см) в данной рентгеновской трубке используют металлические эмиттеры фольгового типа, выполненные в виде симметричных наборов лезвий.In order to achieve the field necessary for initiating explosive electron emission on the cathode surface (E> 10 7 V / cm), metal foil emitters made in the form of symmetrical sets of blades are used in this x-ray tube.

Недостатком данного устройства является низкий ресурс стабильной работы трубки, а также то, что такая трубка генерирует поток жесткого рентгеновского излучения, непригодного для получения контрастного снимка при работе с объектами разной оптической плотности.The disadvantage of this device is the low resource of stable operation of the tube, as well as the fact that such a tube generates a stream of hard x-ray radiation, unsuitable for obtaining a contrast picture when working with objects of different optical density.

Известно, что на металлах, даже в режиме коротких (наносекундных) импульсов тока взрывной электронной эмиссии, массоперенос составляет М=10-5 г/Кл. При этом происходит существенное, нерегулируемое разрушение поверхности эмиттеров, ведущее к нарушению воспроизводимости условий взрыва от импульса к импульсу и, как следствие, ограничению ресурса работы трубок с такими катодами.It is known that on metals, even in the mode of short (nanosecond) pulses of explosive electron emission current, mass transfer is M = 10 -5 g / C. In this case, a significant, unregulated destruction of the surface of the emitters occurs, leading to a violation of the reproducibility of the explosion conditions from pulse to pulse and, as a result, to a limited life of the tubes with such cathodes.

Эта же причина приводит к уменьшению коэффициента усиления внешнего поля на поверхности катода - эффект "полировки", что делает невозможным их использование при низких рабочих напряжениях, то есть для получения излучения мягкого диапазона, обеспечивающего высокий контраст изображений.The same reason leads to a decrease in the gain of the external field on the cathode surface - the effect of "polishing", which makes it impossible to use them at low operating voltages, that is, to obtain radiation of a soft range, providing high contrast images.

Кроме того, пары и капли материала катода, распыляясь по поверхности высоковольтного изолятора трубки, снижают его электрическую прочность, что приводит к его поверхностному пробою с наиболее уязвимой, вакуумной стороны.In addition, vapors and droplets of the cathode material, spraying on the surface of the high-voltage tube insulator, reduce its electric strength, which leads to its surface breakdown from the most vulnerable, vacuum side.

Технический результат заявляемого решения состоит в увеличении ресурса стабильной работы трубки, а также в расширении функциональных возможностей устройства за счет получения излучения мягкого диапазона, обеспечивающего высокий контраст изображений при работе с объектами разной оптической плотности.The technical result of the proposed solution is to increase the resource of stable operation of the tube, as well as to expand the functionality of the device by obtaining radiation of a soft range, providing high contrast images when working with objects of different optical density.

Для достижения указанного технического результата в рентгеновской трубке, содержащей вакуумированный корпус, анод и закрепленный на изоляторе высоковольтный ввод со взрывоэмиссионным катодом, согласно изобретению взрывоэмиссионный катод выполнен из материала с наноструктурой поверхности, самовоспроизводящейся при воздействии на нее высоковольтных импульсов с амплитудой до 60 кВ длительностью 10-80 нс, поданных группой с частотой следования до 1 МГц. Для достижения указанного результата взрывоэмиссионный катод может быть выполнен из материала на основе графита.To achieve this technical result, in an X-ray tube containing a vacuum housing, an anode and a high-voltage input with an explosion-emission cathode mounted on an insulator, according to the invention, the explosion-emission cathode is made of a material with a nanostructure of the surface, self-reproducing when exposed to high-voltage pulses with an amplitude of up to 60 kV for 10- 80 ns filed by a group with a repetition rate of up to 1 MHz. To achieve this result, the explosion-emission cathode can be made of graphite-based material.

Наличие отличительных признаков, а именно выполнение взрывоэмиссионного катода из материала с наноструктурой поверхности, самовоспроизводящейся при воздействии на нее высоковольтных импульсов с амплитудой до 60 кВ длительностью 10-80 нс, поданных группой с частотой следования до 1 МГц, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features, namely the implementation of an explosive emission cathode from a material with a nanostructure of the surface, self-reproducing when exposed to high-voltage pulses with an amplitude of up to 60 kV for a duration of 10-80 ns, filed by a group with a repetition rate of up to 1 MHz, indicates the compliance of the claimed technical solution with the patentability criterion "novelty".

Для прострельной рентгеновской трубки нами был разработан взрывоэмиссионный катод с самовоспроизводящейся наноструктурой поверхности, позволяющий получать токи в сотни ампер при напряжениях в десятки киловольт и длительности импульса десятки наносекунд.For a shot-through X-ray tube, we developed an explosive emission cathode with a self-reproducing surface nanostructure, which makes it possible to obtain currents of hundreds of amperes at voltages of tens of kilovolts and a pulse duration of tens of nanoseconds.

Экспериментально установлено, что выполнение катода из такого материала, как графит, значительно увеличивает ресурс стабильной работы рентгеновской трубки, а именно число импульсов рентгеновского излучения без изменения его параметров на каждом импульсе, с полностью воспроизводимыми от импульса к импульсу эмиссионными характеристиками (получен результат порядка 106).It was experimentally established that the implementation of a cathode made of a material such as graphite significantly increases the stable life of the X-ray tube, namely, the number of X-ray pulses without changing its parameters at each pulse, with emission characteristics that are completely reproducible from pulse to pulse (a result of the order of 10 6 )

Доказано возникновение жидкой фазы на графитовом катоде при взрывной электронной эмиссии, при этом сам процесс поддержания взрывной электронной эмиссии можно представить в следующем виде.The occurrence of a liquid phase on a graphite cathode during explosive electron emission is proved, while the process of maintaining explosive electron emission can be represented in the following form.

После инициирования взрыва и образования плотной плазмы на отдельных наиболее напряженных участках катода, происходит переход поверхности из твердой фазы (изначально твердотельный катод) в жидкую фазу. Ток в диоде (рентгеновской трубке) растет за счет расширения эмитирующей поверхности внешней границы катодной плазмы (далее КП). Плотность КП высока, слой очень тонкий, малого падения потенциала достаточно, чтобы поддерживать эмиссию на неоднородностях, для которых критическое поле неустойчивости больше, чем для полевой эмиссии.After the initiation of the explosion and the formation of a dense plasma in some of the most stressed sections of the cathode, the surface transitions from the solid phase (initially the solid-state cathode) to the liquid phase. The current in the diode (x-ray tube) increases due to the expansion of the emitting surface of the outer boundary of the cathode plasma (hereinafter referred to as CP). The density of the CS is high, the layer is very thin, a small potential drop is enough to support emission at inhomogeneities, for which the critical instability field is greater than for field emission.

По мере расширения КП по поверхности катода, ее концентрация падает, катодный слой увеличивается, растет и падение потенциала в катодном слое. Однако со временем растет и площадь зоны расплава на поверхности катода, что приводит к уменьшению критического для возбуждения апериодической неустойчивости поля. Теперь уже силы электрического поля, действуя на жидкую поверхность, возбуждают на ней апериодическую неустойчивость, приводящую к возникновению и росту микроострий. Таким образом, поддержание взрывной электронной эмиссии происходит за счет непрерывной регенерации (самовоспроизводства) микроострий, образовавшихся на жидкой поверхности расплавившегося катода в сильном поле катодного слоя плазмы, а также за счет их достаточно большого количества.As the CS expands along the cathode surface, its concentration decreases, the cathode layer increases, and the potential decreases in the cathode layer. However, over time, the area of the melt zone on the cathode surface also increases, which leads to a decrease in the field critical for the excitation of aperiodic instability. Now, the forces of an electric field, acting on a liquid surface, excite an aperiodic instability on it, which leads to the emergence and growth of micropoints. Thus, the maintenance of explosive electron emission occurs due to the continuous regeneration (self-reproduction) of micropoints formed on the liquid surface of the molten cathode in a strong field of the cathode plasma layer, as well as due to their sufficiently large number.

Очевидно, что стабильность эмиссионных характеристик, а следовательно, и характеристик рентгеновского излучения зависит от возможности генерировать и сохранять от импульса к импульсу микроструктуру, а именно множество микроострий на поверхности катода.Obviously, the stability of the emission characteristics, and therefore the characteristics of x-ray radiation, depends on the ability to generate and maintain a microstructure from pulse to pulse, namely, many micro points on the cathode surface.

Были исследованы мелкомасштабные неоднородности рельефа поверхности графитового катода с использованием растровой электронной микроскопии.Small-scale inhomogeneities of the surface relief of a graphite cathode were studied using scanning electron microscopy.

При сравнении фотографий, полученных на сканирующем электронном микроскопе с максимальным пространственным разрешением 20 и представленных на фиг.1, 2, отчетливо видны следы плавления и движения расплавленного графита по поверхности эмиттера.When comparing photographs taken with a scanning electron microscope with a maximum spatial resolution of 20 and shown in Figs. 1, 2, traces of melting and movement of molten graphite over the emitter surface are clearly visible.

Оказалось, что на «застывшем» при комнатной температуре графите (фиг.2) сохраняются существенно более тонкие микроострия, чем на металлах, на которых подобные неоднородности удавалось сохранить только при охлаждении катодов до температуры жидкого гелия.It turned out that on the “solidified” at room temperature graphite (Fig. 2), significantly thinner micro points were preserved than on metals on which such inhomogeneities could only be preserved when the cathodes were cooled to the temperature of liquid helium.

Обнаружены микроострия с характерным диаметром около 0,1 мкм и кривизной вершины меньше 10 нм, равномерно распределенные по поверхности эмиттера с плотностью 108 см2. Такая микроструктура и обеспечивает высокую стабильность и воспроизводимость импульсов тока взрывной электронной эмиссии графитовых эмиттеров, даже при относительно малом напряжении на диоде, так как катодная плазма при ее взрыве эффективно и равномерно формируется сразу по всей поверхности катода.Micro points were found with a characteristic diameter of about 0.1 μm and a peak curvature of less than 10 nm, uniformly distributed over the surface of the emitter with a density of 10 8 cm 2 . Such a microstructure provides high stability and reproducibility of the current pulses of the explosive electron emission of graphite emitters, even at a relatively low voltage on the diode, since the cathode plasma during its explosion efficiently and uniformly forms immediately over the entire surface of the cathode.

Сохранение микроструктуры на поверхности графитового катода после прекращения процесса взрывной электронной эмиссии связано с особенностью механизма ее затвердевания, принципиально отличающегося от такового для металлов.Preservation of the microstructure on the surface of the graphite cathode after the termination of the explosive electron emission process is associated with a feature of its solidification mechanism, which is fundamentally different from that for metals.

Для идеальной жидкости характерное время распада возмущения с шириной L составляет

Figure 00000002
For an ideal fluid, the characteristic decay time of a perturbation with a width L is
Figure 00000002

где ρ - плотность жидкости, α - коэффициент поверхностного натяжения жидкости.where ρ is the fluid density, α is the surface tension coefficient of the fluid.

Для микроострий с L=10-7-10-5 м установлено τид ~ 10-10 с.For micro points with L = 10 -7 -10 -5 m, τ id ~ 10 -10 s was established.

Для неидеальной жидкости, с учетом вязкости, характерное время распада возмущения с шириной L составляет

Figure 00000003
For a non-ideal fluid, taking into account viscosity, the characteristic decay time of a perturbation with a width L is
Figure 00000003

где ν - кинематическая вязкость расплава, κ=2π/L - волновое число. Приблизительная оценка дает τнеид=10-9 с.where ν is the kinematic viscosity of the melt, κ = 2π / L is the wave number. A rough estimate gives τ neid = 10 -9 s.

Время застывания острия за счет отвода тепла в тело катода

Figure 00000004
где r - удельная теплота плавления, κ - коэффициент теплопроводности, что дает τзаст=10-9-10-8 с.Point solidification time due to heat removal to the cathode body
Figure 00000004
where r is the specific heat of fusion, κ is the coefficient of thermal conductivity, which gives τ lock = 10 -9 -10 -8 s.

Время разлета плазмы над взорванным микроострием может быть оценено, если считать, что начальные ее размеры сравнимы с размерами образовавшихся микроострий. Оно составляет

Figure 00000005
где lκ - размер микроострия, νпл - скорость разлета плазмы. Для lκ=10-7-10-6 м, полагая νпл=104 м/с, получаем τразл=10-11-10-10 с.The time of plasma expansion above the detonated micropoint can be estimated if we assume that its initial dimensions are comparable with the dimensions of the formed micropoints. It makes up
Figure 00000005
where l κ is the size of the micro point, ν pl is the plasma expansion velocity. For l κ = 10 -7 -10 -6 m, setting ν pl = 10 4 m / s, we obtain τ dec = 10 -11 -10 -10 s.

Принципиально важен механизм перехода расплавленного графита в твердое состояние. Обычно переход жидкой фазы в кристаллическую фазу требует отвода энергии, приблизительно равной теплоте плавления. Однако в случае с графитом это не является проблемой, поскольку при резком, практически мгновенном падении давления вблизи поверхности катода, при окончании импульса тока взрывной электронной эмиссии, графит переходит в метастабильную аморфную стеклообразную форму (стеклование) с дальнейшей диссипацией энергии.The mechanism of the transition of molten graphite to a solid state is of fundamental importance. Typically, the transition of the liquid phase into the crystalline phase requires the removal of energy approximately equal to the heat of fusion. However, in the case of graphite, this is not a problem, since with a sharp, almost instantaneous pressure drop near the cathode surface, at the end of the explosive electron emission current pulse, graphite transforms into a metastable amorphous glassy form (glass transition) with further energy dissipation.

Таким образом, сформированная микроструктура не распадается под действием вязких сил, а сохраняется примерно в том виде, в каком она поддерживается в поле слоя КП в процессе взрывной электронной эмиссии, то есть сохраняет высокий коэффициент усиления внешнего поля (β-фактор) от импульса к импульсу.Thus, the formed microstructure does not decompose under the action of viscous forces, but remains approximately in the form in which it is maintained in the field of the CS layer during explosive electron emission, i.e., it maintains a high external-field gain (β-factor) from pulse to pulse .

На металле такая микроструктура сохраниться не может - после выключения внешнего поля мелкие микроострия распадаются, а сохраняются лишь редкие сглаженные крупные выступы, случайно распределенные по поверхности.Such a microstructure cannot be preserved on the metal - after switching off the external field, the small micro-tips break up, and only rare, smooth, large protrusions randomly distributed over the surface are preserved.

Нами проведены ресурсные испытания графитовых эмиттеров в режиме взрывной электронной эмиссии. Исследовались катоды, выполненные из графитовой ткани, сплетенной из двух взаимопересекающихся совокупностей нитей углеродного полиакрилонитрильного волокна.We conducted resource tests of graphite emitters in the mode of explosive electron emission. We studied cathodes made of graphite fabric woven from two mutually intersecting sets of carbon polyacrylonitrile fiber filaments.

Для испытаний катода был использован специальный генератор прямоугольных наносекундных импульсов регулируемой амплитуды и длительности. Он мог работать без «послеимпульсов» (отражений) на несогласованной нагрузке, при частоте повторения от одиночных импульсов до 25 Гц. Выходные импульсы с регулируемой длительностью от 10 до 75 нс, с фронтом 5 нс, формировались с наносекундной синхронизацией относительно запуска за счет разряда 50-омной кабельной линии через последовательные трехэлектродные искровые разрядники по схеме Ю.В.Введенского.To test the cathode, a special generator of rectangular nanosecond pulses of adjustable amplitude and duration was used. It could work without “after pulses” (reflections) at an inconsistent load, with a repetition rate from single pulses to 25 Hz. Output pulses with an adjustable duration of 10 to 75 ns, with a front of 5 ns, were formed with nanosecond synchronization relative to the start due to the discharge of the 50-ohm cable line through sequential three-electrode spark gap according to the scheme of Yu.V. Vvedensky.

Испытания показали высокую стабильность взрывной электронной эмиссии на графитовых катодах в диапазоне напряжений U=20-80 кВ. Стабильность, воспроизводимость осциллограмм тока такова, что они совпадают с точностью до толщины линии на экране осциллографа в диапазоне плотностей тока на катоде j≥104 А/см2 (фиг.3). Ресурс стабильной работы катода составил больше 105 включений.Tests have shown high stability of explosive electron emission on graphite cathodes in the voltage range U = 20-80 kV. The stability, reproducibility of the current waveforms is such that they coincide with an accuracy of the line thickness on the oscilloscope screen in the range of current densities at the cathode j≥10 4 A / cm 2 (Fig. 3). The resource of stable operation of the cathode was more than 10 5 inclusions.

Из патентной информации известно выполнение катода в виде пучка углеродных волокон в рентгеновской трубке с автокатодом [4].It is known from the patent information that the cathode is implemented as a carbon fiber bundle in an x-ray tube with an autocathode [4].

Однако известное устройство работает только в режиме автоэлектронной эмиссии. В этом режиме ток катода около I=10-4 А, что на шесть порядков величины меньше, чем в предлагаемом устройстве.However, the known device operates only in field emission mode. In this mode, the cathode current is about I = 10 -4 A, which is six orders of magnitude less than in the proposed device.

Совместно с выполнением взрывоэмиссионного катода из графита нами разработан особый режим высоковольтного питания рентгеновской трубки, а именно подача высоковольтных импульсов напряжения с высокой частотой повторения, а именно группой, в определенной последовательности, для минимизации времени набора полной дозы, необходимой для надежной фиксации, например на рентгеновской пленке. Так, если N - число импульсов в группе, a F - частота их следования, то в нашем случае N=10 при F=10 кГц, то есть десять импульсов за 0,01 с.Together with the implementation of an explosive emission cathode made of graphite, we developed a special mode of high-voltage power supply for an X-ray tube, namely, the supply of high-voltage voltage pulses with a high repetition rate, namely, a group, in a certain sequence, to minimize the time required to set the full dose necessary for reliable fixation, for example, on an X-ray film. So, if N is the number of pulses in the group, and F is the frequency of their repetition, then in our case N = 10 at F = 10 kHz, that is, ten pulses in 0.01 s.

Это дает возможность за короткое время получить нужную дозу рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый объект, достаточную для надежной фиксации этого объекта на приемнике излучения. Такой режим позволяет управлять временем экспонирования для объектов с разной оптической глубиной и обеспечивает надежную их фиксацию с использованием минимальной дозы излучения.This makes it possible in a short time to obtain the desired dose of x-ray radiation that has passed through the studied object, sufficient for reliable fixation of this object on the radiation receiver. This mode allows you to control the exposure time for objects with different optical depths and provides reliable fixation using the minimum radiation dose.

Из патентной информации известен рентгеновский аппарат жесткого излучения (U>100 кВ), где для получения достаточной экспозиционной дозы излучения используется пакетный режим подачи импульсов [5].X-ray hard radiation apparatus (U> 100 kV) is known from patent information, where a burst mode of pulse supply is used to obtain a sufficient exposure dose of radiation [5].

Очевидно, что в наносекундных источниках мягкого рентгеновского излучения (U<100 кВ) с длительностью t меньше 100 нс доза за импульс может оказаться недостаточной для надежной регистрации, например в задачах проекционной радиографии. Особенно остро эта проблема может встать при радиографии живых объектов, то есть в медицинских приборах.Obviously, in nanosecond soft X-ray sources (U <100 kV) with a duration t of less than 100 ns, the dose per pulse may not be sufficient for reliable recording, for example, in projection radiography problems. This problem can be especially acute with radiography of living objects, that is, in medical devices.

Как показано выше, частота повторения импульсов тока взрывной электронной эмиссии с высоким ресурсом стабильности, воспроизводимости тока от импульса к импульсу на графитовых катодах ограничена только временем распада КП в диодном промежутке трубки. Из приведенных оценок следует, что при сохранении высокого ресурса числа включений катода она может составлять 109 Гц. Однако для предотвращения пробоя в диодном промежутке трубки при подаче повторного импульса напряжения необходимо еще время для полного разлета и рекомбинации как катодной, так и анодной плазмы, возникающей при взаимодействии электронного пучка с мишенью-анодом трубки.As shown above, the pulse repetition rate of explosive electron emission current with a high stability resource, the reproducibility of the current from pulse to pulse on graphite cathodes is limited only by the decay time of the CS in the diode gap of the tube. From the above estimates it follows that while maintaining a high resource of the number of cathode inclusions, it can be 10 9 Hz. However, to prevent breakdown in the diode gap of the tube when a repeated voltage pulse is applied, it is still necessary to completely expand and recombine both the cathode and the anode plasma arising from the interaction of the electron beam with the target anode of the tube.

Проведенные нами опыты в указанных выше режимах (U<100 кВ, t<100 нс, j<105 А/см2), при диодных зазорах D<1,5 см, показали, что необходимая пауза между импульсами, не приводящая к пробою в диоде, составляет величину 10-6 с. Это значит, что частота повторения импульсов в группе может составлять F=1 МГц. Следовательно, при необходимости получения достаточной экспозиционной дозы, например в N=100 импульсов, при длительности одиночного импульса напряжения t=10-7 с, полное время экспозиции может составить Т=10-4 с, что вполне допустимо, даже для медицинской радиографии.Our experiments in the above modes (U <100 kV, t <100 ns, j <10 5 A / cm 2 ), with diode gaps D <1.5 cm, showed that the necessary pause between pulses, not leading to breakdown in the diode is 10 -6 s. This means that the pulse repetition rate in the group can be F = 1 MHz. Therefore, if it is necessary to obtain a sufficient exposure dose, for example, at N = 100 pulses, for a single voltage pulse of t = 10 -7 s, the total exposure time can be T = 10 -4 s, which is quite acceptable even for medical radiography.

Из вышесказанного следует, что введенные отличительные признаки являются причиной получения нового результата, а именно позволяют создать мощный импульсный источник мягкого рентгеновского излучения с высоким ресурсом стабильной работы.From the above it follows that the introduced distinguishing features are the reason for obtaining a new result, namely, they allow you to create a powerful pulsed source of soft x-ray radiation with a high resource of stable operation.

Отсутствие систем накала, фокусировки пучка, нежесткие вакуумные условия, использование импульсного питания на базе твердотельных диодов с инверсным порядком восстановления позволили получить миниатюрную рентгеновскую трубку, а также существенно уменьшить стоимость рентгеновского оборудования по сравнению с иностранными аналогами (приборы фирм Hewlett Packard, General Electric, MiniXRay и др.).The absence of incandescent systems, beam focusing, non-rigid vacuum conditions, the use of pulsed power based on solid-state diodes with an inverse recovery order made it possible to obtain a miniature X-ray tube, as well as significantly reduce the cost of X-ray equipment compared to foreign counterparts (devices from Hewlett Packard, General Electric, MiniXRay and etc.).

Основными достоинствами предложения являются малый вес и энергопотребление, уникальность использования, простота в эксплуатации, многократно более длительный против существующих аналогов срок эксплуатации, низкая цена. При этом оборудование экологически безопасно.The main advantages of the offer are light weight and energy consumption, uniqueness of use, ease of operation, many times longer service life compared to existing analogues, low price. In this case, the equipment is environmentally friendly.

Портативность рентгеновского оборудования и работа от автономных источников питания дают возможность использовать его в полевых и экстремальных условиях.The portability of X-ray equipment and operation from autonomous power sources make it possible to use it in field and extreme conditions.

Так как такой источник рентгеновского излучения имеет широкий диапазон настройки по напряжению и частоте следования импульсов, он применим для решения самых разных задач, требующих как высокого разрешения по контрасту изображения (анализ тканей и других оптически неплотных объектов), так и достаточной просвечивающей способности (проекционная дефектоскопия).Since such an X-ray source has a wide range of settings for voltage and pulse repetition rate, it is applicable for solving a variety of problems that require both high resolution in image contrast (analysis of tissues and other optically leaky objects) and sufficient transmission ability (projection defectoscopy )

Для целей медицинской радиографии мягкий рентген имеет то преимущество, что он обладает высокой контрастной чувствительностью, характеризующей минимальную разницу в толщине или плотности составных частей исследуемого объекта, различимую при просвечивании в конкретных условиях. Такие рентгеновские аппараты требуются в системе оказания скорой медицинской помощи и для диагностики в условиях чрезвычайной ситуации.For the purposes of medical radiography, soft x-ray has the advantage that it has a high contrast sensitivity characterizing the minimum difference in thickness or density of the constituent parts of the object under study, distinguishable by transmission in specific conditions. Such X-ray machines are required in the emergency medical care system and for diagnosis in emergency situations.

Из вышесказанного следует, что технический результат изобретения достигается новой совокупностью существенных признаков, как вновь введенных, так и известных, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».From the foregoing it follows that the technical result of the invention is achieved by a new set of essential features, both newly introduced and well-known, therefore, the claimed technical solution meets the patentability criterion of "inventive step".

Предложение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена фотография исходной поверхности отдельной нити графитового катода до взрыва; на фиг.2 представлена фотография поверхности отдельной нити графитового катода после 104 включений; на фиг.3 представлены осциллограммы импульсов высокого напряжения и рентгеновского излучения; на фиг.4 схематично показана рентгеновская трубка; на фиг.5 схематично показана конструкция графитового катода; на фиг.6 представлена фотография поверхности графитового катода, где видны отдельные нити; на фиг.7 представлена таблица с параметрами аппарата с заявляемой рентгеновской трубкой; на фиг.8 представлена рентгеновская интроскопия микрокалькулятора, напряжение U=37 кВ; на фиг.9 представлен рентгеновский снимок руки с дефектом сустава большого пальца, напряжение U=35 кВ; на фиг.10 представлен рентгеновский снимок биологического объекта - куриной ножки, напряжение U=40 кВ; на фиг.11 представлен рентгеновский снимок биологического объекта - внутренних органов рыбы, напряжение U=30 кВ; на фиг.12 представлен рентгеновский снимок биологического объекта - ножки цыпленка с переломами костей, напряжение U=32 кВ.The proposal is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a photograph of the original surface of a single filament of a graphite cathode before the explosion; figure 2 presents a photograph of the surface of a single filament of a graphite cathode after 10 4 inclusions; figure 3 presents the waveforms of high voltage pulses and x-rays; figure 4 schematically shows an x-ray tube; figure 5 schematically shows the design of a graphite cathode; figure 6 presents a photograph of the surface of a graphite cathode, where individual filaments are visible; figure 7 presents a table with the parameters of the apparatus with the inventive x-ray tube; on Fig presents x-ray introscopy of a microcalculator, voltage U = 37 kV; figure 9 presents an x-ray of a hand with a defect in the joint of the thumb, voltage U = 35 kV; figure 10 presents an x-ray of a biological object - chicken legs, voltage U = 40 kV; figure 11 presents an x-ray of a biological object - the internal organs of the fish, voltage U = 30 kV; on Fig presents an x-ray of a biological object - chicken legs with bone fractures, voltage U = 32 kV.

Рентгеновская трубка (фиг.4) содержит вакуумированный корпус 1, анод (мишень) 2 и взрывоэмиссионный графитовый катод 3. На корпусе 1 закреплен стеклянный высоковольтный изолятор 4, содержащий высоковольтный ввод 5. Катод 3 содержит катодный держатель с графитовым эмиттером (фиг.5).The x-ray tube (figure 4) contains a vacuum case 1, the anode (target) 2, and an explosive emission graphite cathode 3. A glass high-voltage insulator 4 containing a high-voltage input 5 is fixed to the case 1. The cathode 3 contains a cathode holder with a graphite emitter (figure 5) .

Анод 2 является комбинированным, состоящим из мишени из вольфрама и окна, обеспечивающего герметичность и задерживающего прошедшие мишень электроны.Anode 2 is a combined one, consisting of a tungsten target and a window, which ensures tightness and delays the electrons passing through the target.

Катод 3 выполнен из графитовой ткани, сплетенной из двух взаимопересекающихся совокупностей нитей углеродного полиакрилонитрильного волокна. Нить содержит несколько сотен волокон диаметром 7-10 мкм каждое. Заготовка для катода 3 представляет собой монолитный трехмерный материал, образованный множеством слоев ткани, пропитанной пироуглеродом.The cathode 3 is made of graphite fabric woven from two mutually intersecting sets of carbon polyacrylonitrile fiber filaments. The thread contains several hundred fibers with a diameter of 7-10 microns each. The blank for cathode 3 is a monolithic three-dimensional material formed by many layers of tissue impregnated with pyrocarbon.

Катод 3 выточен из заготовки так, что нити образуют, как на поверхности, так и в объеме, угол 45° с его продольной осью. Эмитирующая поверхность катода 3 представляет собой двумерную матрицу острий из концов волокон, выступающих из монолитного образца на 70-100 мкм (фиг.6). Плотность упаковки волокон составляет 5·103 мм-2.The cathode 3 is machined from the billet so that the filaments form, both on the surface and in the bulk, an angle of 45 ° with its longitudinal axis. The emitting surface of the cathode 3 is a two-dimensional matrix of spikes from the ends of the fibers protruding from the monolithic sample at 70-100 μm (Fig.6). The packing density of the fibers is 5 · 10 3 mm -2 .

Изготовлена и испытана рентгеновская трубка с параметрами, представленными в таблице на фиг.7. Примеры рентгеновских снимков различных биологических объектов, представленных на фиг.8-12, позволяют видеть четкое изображение объектов разной оптической плотности.An X-ray tube was manufactured and tested with the parameters presented in the table in Fig. 7. Examples of x-ray images of various biological objects shown in Figs. 8-12 allow a clear image of objects of different optical densities to be seen.

В качестве источника высоковольтного питания был использован наносекундный генератор на полупроводниковых приборах реверсивного включения и наносекундного обострения импульса с инверсным порядком восстановления, разработанный в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН.As a source of high-voltage power, a nanosecond generator was used on semiconductor devices of reverse switching and nanosecond pulse sharpening with an inverse order of recovery, developed at the Physicotechnical Institute named after A.F. Ioffe RAS.

Рентгеновская трубка работает следующим образом.X-ray tube works as follows.

При подаче на электроды трубки, а именно на анод 2 и катод 3, импульса напряжения с крутым фронтом происходит взрывообразное тепловое разрушение автоэмиссионным током микроострий, которые всегда имеются на эмиттерах. После окончания импульса напряжения на поверхности катода 3, практически мгновенно, застывает микроструктура, повторное приложение к которой достаточного электрического поля приводит к повторному акту взрывной электронной эмиссии с параметрами, полностью воспроизводящими предшествующий эмиссионный импульс. Как пример на фиг.9 представлен рентгеновский снимок руки с дефектом сустава большого пальца, полученный при подаче 40 импульсов длительностью 20 нс, напряжением U=35 кВ.When a voltage pulse with a steep front is applied to the electrodes of the tube, namely, to the anode 2 and cathode 3, an explosive thermal destruction of the micro-tips by field emission current occurs, which are always on the emitters. After the end of the voltage pulse on the surface of the cathode 3, almost instantly, the microstructure solidifies, the repeated application of a sufficient electric field to it leads to the repeated act of explosive electron emission with parameters that fully reproduce the previous emission pulse. As an example, Fig. 9 shows an x-ray of a hand with a defect in the joint of the thumb, obtained by applying 40 pulses of 20 ns duration, voltage U = 35 kV.

Из вышесказанного следует, что предложение обеспечивает технический результат, не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».From the above it follows that the proposal provides a technical result, does not cause difficulties, involves the use of developed materials and standard equipment, which indicates the compliance of the claimed technical solution with the patentability criterion of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Патент ЕР №1037248, МПК H01J 35/02, 20.09.2000.1. EP patent No. 1037248, IPC H01J 35/02, 09/20/2000.

2. «Ненакаливаемые катоды» под ред. М.И.Елинсона, М., «Советское радио», 1974, с.260-269.2. "Non-heated cathodes", ed. M.I. Elinson, M., "Soviet Radio", 1974, S. 260-269.

3. Патент RU №2145748, МПК H01J 3/02, H01J 35/06, 20.02.2000.3. Patent RU No. 2145748, IPC H01J 3/02, H01J 35/06, 02.20.2000.

4. Патент RU №2248643, МПК H01J 35/02, 20.03.2005.4. Patent RU No. 2248643, IPC H01J 35/02, 03.20.2005.

5. Патент RU №2153848, МПК А61В 6/00, H05G 1/20, 10.08.2000.5. Patent RU No. 2153848, IPC АВВ 6/00, H05G 1/20, 08/10/2000.

Claims (2)

1. Рентгеновская трубка, содержащая вакуумированный корпус, анод и закрепленный на изоляторе высоковольтный ввод со взрывоэмиссионным катодом, отличающаяся тем, что взрывоэмиссионный катод выполнен из материала с наноструктурой поверхности, самовоспроизводящейся при воздействии на нее высоковольтных импульсов с амплитудой до 60 кВ длительностью 10-80 нс, поданных группой с частотой следования до 1 МГц.1. An x-ray tube containing a vacuum housing, an anode and a high-voltage input with an explosion-emission cathode fixed to an insulator, characterized in that the explosion-emission cathode is made of a material with a nanostructure of the surface, which self-reproduces when exposed to high-voltage pulses with an amplitude of up to 60 kV and a duration of 10-80 ns filed by a group with a repetition rate of up to 1 MHz. 2. Рентгеновская трубка по п.1, отличающаяся тем, что взрывоэмиссионный катод выполнен из материала на основе графита.2. The x-ray tube according to claim 1, characterized in that the explosive emission cathode is made of graphite-based material.
RU2005136816/28A 2005-11-18 2005-11-18 X-ray tube RU2308781C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005136816/28A RU2308781C2 (en) 2005-11-18 2005-11-18 X-ray tube

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005136816/28A RU2308781C2 (en) 2005-11-18 2005-11-18 X-ray tube

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005136816A RU2005136816A (en) 2007-05-27
RU2308781C2 true RU2308781C2 (en) 2007-10-20

Family

ID=38310499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005136816/28A RU2308781C2 (en) 2005-11-18 2005-11-18 X-ray tube

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2308781C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477542C1 (en) * 2011-09-19 2013-03-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of making through-type target of x-ray tube and through-type target of x-ray tube (versions)
RU2521436C1 (en) * 2013-01-09 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") Pulsed x-ray tube
RU2521433C2 (en) * 2012-10-11 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") Pulse-type x-ray tube
RU177198U1 (en) * 2017-08-02 2018-02-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") X-ray generator
RU2720214C1 (en) * 2019-09-24 2020-04-28 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Vacuum x-ray diode for recording soft x-rays

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477542C1 (en) * 2011-09-19 2013-03-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of making through-type target of x-ray tube and through-type target of x-ray tube (versions)
RU2521433C2 (en) * 2012-10-11 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") Pulse-type x-ray tube
RU2521436C1 (en) * 2013-01-09 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") Pulsed x-ray tube
RU177198U1 (en) * 2017-08-02 2018-02-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") X-ray generator
RU2720214C1 (en) * 2019-09-24 2020-04-28 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Vacuum x-ray diode for recording soft x-rays

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005136816A (en) 2007-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fursey Field emission in vacuum micro-electronics
CN1992141B (en) X-ray generating mechanism and method
JP3553084B2 (en) Method and apparatus for generating X-ray or extreme ultraviolet radiation
Bazarov et al. Maximum achievable beam brightness from photoinjectors
Jeong et al. A vacuum-sealed compact x-ray tube based on focused carbon nanotube field-emission electrons
Gribkov et al. Operation of NX2 dense plasma focus device with argon filling as a possible radiation source for micro-machining
RU2308781C2 (en) X-ray tube
Baker et al. The carbon-fibre field emitter
Berglund et al. Cryogenic liquid-jet target for debris-free laser-plasma soft x-ray generation
EP3066680B1 (en) Bright and durable field emission source derived from refractory taylor cones
US9837239B2 (en) Techniques for optimizing nanotips derived from frozen taylor cones
Baturin et al. Electron gun with field emission cathode of carbon fiber bundle
Krasik et al. Intense electron emission from carbon fiber cathodes
Schelev et al. 500-fs photoelectron gun for time-resolved electron diffraction experiments
Jiang et al. Pseudospark electron beam as an excitation source for extreme ultraviolet generation
Kottler et al. X-ray source downscaling enabled by combining microfabricated electrodes with carbon nanotube cold electron emitters
Shafiq et al. Soft X-ray emission optimization study with nitrogen gas in a 1.2 kJ plasma focus
Abramovsky et al. Generation of Picocoulomb-Level Electron Bunches from a Metal Tip on Femtosecond Ti: Sapphire Laser Irradiation
Poloskov et al. Multicapillary carbon-epoxy tubes as a cathode material for a pulsed electron accelerator
Krasik et al. Study of electron diodes with a ferroelectric plasma cathode
Thompson et al. Ultra‐High Gradient Dielectric Wakefield Accelerator Experiments
San Wong et al. Characteristics of a vacuum spark triggered by the transient hollow cathode discharge electron beam
JP2020119762A (en) Electron source stabilization method and electron beam apparatus
Ahmad et al. Depleted uranium (U23892) induced preionization for enhanced and reproducible x-ray emission from plasma focus
Xun et al. Performance of a SiC-nanowire-based explosive-emission pulsed plasma electron source

Legal Events

Date Code Title Description
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20090225

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071119

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20091210

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130517

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171119